一种负荷侧新能源发电与储能并网的功率协调控制方法

技术领域

本发明涉及电网功率控制的技术领域，更具体地，涉及一种负荷侧新能源发电与储能并网的功率协调控制方法。

背景技术

随着构建新型电力系统目标的提出，新能源发电产业迎来了发展的黄金时代，负荷侧新能源发电与储能成为了解决新能源就地消纳和缓解限电影响生产等问题的关键技术。然而，现有负荷侧新能源发电与储能并网系统存在能量管理目标不明确、储能充放电管理低效而复杂等问题，所以亟需一种能对负荷侧新能源发电与储能并网系统中储能充放电功率和新能源发电功率协调配合，实施自动高效管理的策略。

现有技术提出了一种新能源发电系统的并网功率平滑控制方法及控制器，在该方案中采用滑动平均算法，根据某一时刻与某一时刻之前的并网功率采样值以及设定的滑动窗口，计算得到预期的并网功率输出值，避免了功率预测不准确的风险。但是在该方案中，负荷侧新能源发电与储能功率协调配合不佳，导致新能源并网稳定性和电能质量下降。

发明内容

为解决当前负荷侧新能源发电与储能功率协调配合不佳，导致新能源发电就地消纳能力差的问题，本发明提出一种负荷侧新能源发电与储能并网的功率协调控制方法，优化负载侧新能源发电与储能系统中电网、新能源和储能的功率分配，改善电网稳定性和电能质量的同时，提高了新能源发电的就地消纳能力和储能的削峰填谷能力。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

一种负荷侧新能源发电与储能并网的功率协调控制方法，包括：

S1.设置负荷侧新能源发电与储能并网系统在目标电网中的电流设定值i

S2.对电网电流i

若电网电流i

若电网电流i

若电网电流i

S3.将新能源发电与储能的功率上调，待电网控制器响应后返回S2；

S4.将新能源发电与储能的功率下调，待电网控制器响应后返回S2。

本技术方案通过协调负载侧新能源发电与储能系统中电网、新能源和储能的功率分配，改善了电网稳定性和电能质量，提高了新能源发电的就地消纳能力和储能的削峰填谷能力。

优选地，步骤S3包括以下步骤：

S31.判断负荷侧新能源发电与储能并网系统中是否含有新能源发电单元且新能源发电单元参与功率调节，若是，进入步骤S32，否则，进入步骤S33；

S32.在当前新能源输出功率的基础上增大新能源功率指令，并判断新能源实际输出功率是否确有增加，若是，返回步骤S2，否则，进入步骤S33；

S33.在当前储能放电功率的基础上增加储能的放电功率或电流指令，将功率或电流指令输入储能充放电控制器，待储能充放电控制器响应后返回S2。

优选地，步骤S32包括以下步骤：

S321.在当前新能源输出功率P

P

其中，Δ1为新能源发电功率指令增量，P

S322.将新能源功率指令输入新能源控制器，并等待新能源控制器响应；

S323.计算新能源输出功率的实际增量ΔP

ΔP

其中，P

S324.判断ΔP

在此，通过增大新能源发电设备的控制器的给定功率指令，再通过控制器产生电压或电流指令来调节新能源发电的输出电压或电流，实现了新能源的实际输出功率的增大。

优选地，步骤S33包括以下步骤：

S331.在当前储能放电功率P

P

其中，Δ2为储能放电功率增量，P

增加储能的电流指令如下：

i

其中，Δ3为储能放电电流指令增量，i

S332.将储能的放电功率指令或电流指令输入储能充放电控制器，待储能充放电控制器响应后返回步骤S2。

在此，通过增大储能设备的控制器的给定电流或功率指令，再通过控制器来调节储能放电电流或电压，实现了储能放电电流或功率的增大。

优选地，步骤S42包括以下步骤：

S421.在当前储能充电功率P

P

其中，Δ4为储能充电功率指令增量，P

增加储能的充电功率指令的计算公式如下：

i

其中，Δ5为储能充电电流指令增量，i

S422.将功率指令和电流指令输入储能充放电控制器，并等待响应；

S423.计算储能充电功率的实际增量ΔP

ΔP

其中，P

S424.判断ΔP

在此，通过增大储能设备的控制器的给定电流或功率指令，再通过控制器来调节储能充电电流或电压，实现了储能充电电流或功率的增大。

优选地，步骤S43包括以下步骤：

S431.在当前新能源输出功率P

P

其中，P

S432.将新能源功率指令输入新能源控制器，待新能源控制器响应后返回步骤S2。

在此，通过减小新能源发电设备的控制器的给定功率指令，再通过控制器产生电压或电流指令来调节新能源发电的输出电压或电流，实现了新能源的实际输出功率的减小。

优选地，当电网电流i

优选地，当电网电流i

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明提出一种负荷侧新能源发电与储能并网的功率协调控制方法，首先设置负荷侧新能源发电与储能并网系统在目标电网中的电流设定值和功率设定值，再对电网电流或功率进行采样，并判断电网电流或功率是否等于设定值，通过调节储能充放电功率或电流以及新能源发电功率，使电网电流趋近于电流设定值或电网功率趋近于功率设定值，既有助于改善传统的负荷侧新能源发电与储能功率协调配合不佳，导致电网稳定性和电能质量下降的问题，又有助于提高新能源发电的就地消纳能力和储能的削峰填谷作用。

附图说明

图1表示本发明实施例1中提出的负荷侧新能源发电与储能并网的功率协调控制方法的流程示意图；

图2表示本发明实施例1中提出的负荷侧新能源发电与储能并网系统示意图；

图3表示本发明实施例2中提出的负荷侧储能并网系统功率控制流程示意图；

图4表示本发明实施例3中提出的负荷侧新能源并网系统功率控制流程示意图；

图5表示本发明实施例4中提出的负荷侧新能源发电与储能并网系统功率控制流程示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好地说明本实施例，附图某些部位会有省略、放大或缩小，并不代表实际尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知内容说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

附图中描述位置关系的仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

实施例1

如图1所示，本实施例提出一种负荷侧新能源发电与储能并网的功率协调控制方法，包括以下步骤：

S1.设置负荷侧新能源发电与储能并网系统在目标电网中的电流设定值i

S2.对电网电流i

若电网电流i

若电网电流i

若电网电流i

S3.将新能源发电与储能的功率上调，待电网控制器响应后返回S2；

S31.判断负荷侧新能源发电与储能并网系统中是否含有新能源发电单元且新能源发电单元参与功率调节，若是，进入步骤S32，否则，进入步骤S33；

S32.在当前新能源输出功率的基础上增大新能源功率指令，并判断新能源实际输出功率是否确有增加，若是，返回步骤S2，否则，进入步骤S33；

S33.在当前储能放电功率的基础上增加储能的放电功率或电流指令，将功率或电流指令输入储能充放电控制器，待储能充放电控制器响应后返回S2。

S4.将新能源发电与储能的功率下调，待电网控制器响应后返回S2；

S41.判断所述负荷侧新能源发电与储能并网系统中是否含有储能单元且储能单元参与功率调节；若是，进入步骤S42，否则，进入步骤S43；

S42.在当前储能充电功率的基础上增加储能的充电功率或电流指令，并判断储能单元的实际充电功率是否确有增加；若是，返回步骤S2，否则，进入步骤S43；

S43.在当前新能源输出功率的基础上减少新能源功率指令，将新能源功率指令输入新能源控制器，待新能源控制器后返回S2。

在本实施例中，负荷侧新能源发电与储能并网系统中的新能源为光伏发电装置，储能单元为蓄电池装置。其中，光伏发电装置的控制器具有通过调节光伏输出功率来跟踪给定指令的功能，当给定功率指令超过光伏所能发出的最大功率时，光伏发电装置自动运行在最大功率追踪模式。蓄电池装置的控制器具有控制通过调节充/放电电流或电压来跟踪给定功率或电流指令的功能，当给定功率或电流指令超过蓄电池的最大功率或电流时，蓄电池装置自动运行在恒流或恒压充/放电模式。

如图2所示，负荷侧新能源发电与储能并网系统为直流侧耦合系统或交流侧耦合系统。

实施例2

在本实施例中，基于实施例1，光伏发电装置始终运行在最大功率追踪模式，蓄电池参与功率调节，参见图3。将电网电流和功率的系统设定值i

在负载用电高峰期，检测到电网电流i

在当前电池的储能放电功率P

P

其中，Δ2为储能放电功率增量，P

增加储能的电流指令如下：

i

其中，Δ3为储能放电电流指令增量，i

蓄电池装置的控制器通过控制蓄电池放电电流来跟踪给定指令，若给定指令低于当前电池允许的最大放电电流，按给定指令大小放电；若给定指令高于当前电池允许的最大放电电流，按最大电流放电。

在负载用电低谷期，检测到电网电流i

在当前电池的储能充电功率P

P

其中，Δ4为储能充电功率指令增量，P

增加储能的充电功率指令的计算公式如下：

i

其中，Δ5为储能充电电流指令增量，i

蓄电池装置的控制器通过控制蓄电池充电电流来跟踪给定指令，若给定指令低于当前电池允许的最大充电电流，按给定指令大小充电；若给定指令高于当前电池允许的最大充电电流，按最大电流充电。

此时，本发明提出的负荷侧新能源发电与储能并网的功率协调控制方法能实现电池储能自动实现削峰填谷的功能。

实施例3

在本实施例中，基于实施例1，光伏发电装置始终运行在最大功率追踪模式，蓄电池参与功率调节，参见图4。将电网电流和功率的系统设定值i

当检测到电网电流i

在当前电池的储能放电功率P

P

其中，Δ2为储能放电功率增量，P

增加储能的电流指令如下：

i

其中，Δ3为储能放电电流指令增量，i

蓄电池装置的控制器通过控制蓄电池放电电流来跟踪给定指令，若给定指令低于当前电池允许的最大放电电流，按给定指令大小放电；若给定指令高于当前电池允许的最大放电电流，按最大电流放电。

当检测到电网电流i

在当前电池的储能充电功率P

P

其中，Δ4为储能充电功率指令增量，P

增加储能的充电功率指令的计算公式如下：

i

其中，Δ5为储能充电电流指令增量，i

蓄电池装置的控制器通过控制蓄电池充电电流来跟踪给定指令，若给定指令低于当前电池允许的最大充电电流，按给定指令大小充电；若给定指令高于当前电池允许的最大充电电流，按最大电流充电。

此时，本发明所提出的负荷侧新能源发电与储能并网的功率协调控制方法能最大程度地实现光伏发电的就地消纳。

实施例4

在本实施例中，基于实施例1，伏发电装置和蓄电池均参与功率调节，参见图5。将电网电流和功率的系统设定值i

当检测到电网电流i

P

其中，Δ1为光伏发电功率指令增量，P

光伏发电装置的控制器通过调节光伏输出功率来跟踪给定指令。当给定功率指令超过光伏所能发出的最大功率时，光伏发电装置会自动运行在最大功率追踪模式。

计算光伏输出功率的实际增量ΔP

ΔP

其中，P

若光伏输出功率的实际增量ΔP

在当前电池的储能放电功率P

P

其中，Δ2为储能放电功率增量，P

增加储能的电流指令如下：

i

其中，Δ3为储能放电电流指令增量，i

蓄电池装置的控制器通过控制蓄电池放电电流来跟踪给定指令，若给定指令低于当前电池允许的最大放电电流，按给定指令大小放电；若给定指令高于当前电池允许的最大放电电流，按最大电流放电。

当检测到电网电流i

在当前电池的储能充电功率P

P

其中，Δ4为储能充电功率指令增量，P

增加储能的充电功率指令的计算公式如下：

i

其中，Δ5为储能充电电流指令增量，i

蓄电池装置的控制器通过控制蓄电池充电电流来跟踪给定指令，若给定指令低于当前电池允许的最大充电电流，按给定指令大小充电；若给定指令高于当前电池允许的最大充电电流，按最大电流充电。

计算储能充电功率的实际增量ΔP

ΔP

其中，P

若储能充电功率的实际增量ΔP

P

其中，P

光伏发电装置的控制器通过调节光伏输出功率来跟踪给定指令，最终将电网的方向电流i

此时，本发明提出的负荷侧新能源发电与储能并网的功率协调控制方法能禁止光伏储能系统向电网输送功率。

显然，本发明的上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。